[發明專利]一種光刻機硅片臺的主動驅動線纜臺

有效

• 申請號: 201110436683.1
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN103176366A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 吳飛;陳軍;袁志揚;劉劍;劉育;郭琳
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體光刻設備領域，且特別涉及一種光刻機硅片臺的主動驅動線纜臺。

背景技術

在半導體光刻設備中，硅片臺精密工件臺運動系統是極其重要的關鍵部件，其定位精度直接影響光刻設備的性能，其運行速度直接影響光刻設備的生產效率。隨著超大規模集成電路器件集成度的不斷提高，光刻分辨率的不斷增強，對光刻機的特征線寬指標要求也在不斷提升，對應的工件臺的運行速度、加速度以及精度要求也不斷提高。

光刻機工件臺系統典型的結構形式為粗、微動相結合的結構，由于平面電機具有出力密度高，高速度、高可靠性等特點，并且易于將其集成到被控對象中，具有響應速度快、控制靈敏度高、機械結構簡單等優點，目前已經被應用于半導體光刻設備中，實現硅片臺的長行程粗動。但由于采用平面電機來實現長行程粗動的硅片臺無X、Y向導軌，而用于給硅片臺配套的各種通信線纜、功率線纜以及氣管、水管等管線設施需要跟隨硅片臺在XY平面內運動，因此需要設置線纜支撐導向裝置。常見的硅片臺線纜設施是被動跟隨硅片臺在XY平面內運動，在硅片臺進行高速運動和納米級精確定位時，拖動的管線設施對硅片臺產生的擾動將不可忽略。

現有技術公布的一種采用平面電機驅動硅片臺實現長行程粗動的工件臺系統，其線纜支撐導向裝置主要包括一組通過一個轉動副連接在一起的V型連桿組件，連桿組件的一端通過轉動副安裝在滑臺上，另一端通過轉動副安裝在硅片臺上，硅片臺線纜設施從滑臺沿連桿組件傳送到硅片臺上，并與連桿組件一起在Y向被動跟隨硅片臺運動。該方案管線設施在垂向有支撐，避免了下垂與工作臺面摩擦，但在Y向被動跟隨硅片臺運動，會影響硅片臺運動定位精度。

再如現有技術公布的一種采用多關節機械手的光刻機硅片臺的線纜臺，該線纜臺包含一個控制裝置和至少一個多關節機械手，硅片臺管線設施通過多關節機械手走到硅片臺上，通過控制各關節驅動器的轉角來保證管線設施主動跟隨硅片臺在XY平面內運動，避免了管線設施對硅片臺運動定位精度的影響，但該線纜臺結構復雜，機械手關節數較多導致使用的驅動器數量較多，同時冗余自由度機械手控制系統設計比較復雜，開發成本相對較高。

發明內容

本發明提出一種光刻機硅片臺的主動驅動線纜臺，實現對線纜臺的主動控制和線纜臺對硅片臺在X-Y平面的跟隨運動。

為了達到上述目的，本發明提出一種光刻機硅片臺的主動驅動線纜臺，包括Y向滑臺，Y向導軌和五連桿機構，所述Y向滑臺通過氣浮軸承設置在所述Y向導軌上，所述五連桿機構一端連接于所述Y向滑臺，另一端通過線纜設施連接于硅片臺，其中，所述Y向滑臺由電機驅動在Y向與硅片臺保持同步運動，所述線纜設施經由所述Y向滑臺沿所述五連桿機構輸送到所述硅片臺上，所述五連桿機構具有主動驅動關節，用于驅動所述五連桿機構沿X向運動，從而帶動所述線纜設施沿X向運動。

進一步的，所述五連桿機構包括五根連桿，形成A字形連接，其中靠近所述Y向滑臺的兩根連桿的端點分別固定于所述Y向滑臺的兩點，單獨的中間連桿連接于上述兩根連桿的中間段，靠近所述硅片臺的兩根連桿的一端分別與靠近所述Y向滑臺的兩根連桿相連，另一端彼此相連形成尖端并通過所述線纜設施與所述硅片臺柔性連接。

進一步的，所述五根連桿的端點都設有旋轉軸樞和軸承，使得所述五連桿機構向正Y方向或負Y方向折彎，從而帶動靠近所述硅片臺的所述五連桿機構的尖端沿X方向水平運動。

進一步的，在靠近所述Y向滑臺的兩根連桿其中之一的末端設置有限位銷或角度限位裝置，用以限定所述五連桿機構僅在單向設計角度的范圍內偏轉，所述連桿末端同時設置有復位彈簧。

進一步的，所述五根連桿內側面和/或外側面設置有用于線纜設施走線的卡扣。

進一步的，靠近所述硅片臺的兩根連桿設置有用來測量連桿相對于硅片臺空間位置的平面三自由度位移傳感器。

進一步的，所述五連桿機構為懸臂結構，所述五根連桿選用鋁合金、鎂合金、鈦合金、碳纖維、陶瓷或者其他無磁性材料來加工制造。

進一步的，所述主動驅動關節由旋轉電機驅動，所述旋轉電機采用直流伺服電機，電機軸上設置有旋轉編碼器或者圓光柵，用來測量和控制電機轉角。

進一步的，所述五連桿機構和硅片臺之間通過所述線纜設施的線纜柔性連接。

進一步的，所述線纜的長度為10mm～20mm。

進一步的，所述硅片臺為平面氣浮單硅片臺、平面氣浮多硅片臺、平面磁浮單硅片臺或者平面磁浮多硅片臺。

進一步的，所述線纜設施包括通信線纜、功率線纜、氣管、水管。